Контрольні питання до розділу 7:

1. На які дві основні групи поділяються підшипники?

2. В якому разі треба застосовувати підшипники кочення, а в якому підшипники ковзання при проектуванні машин?

3. Назвіть переваги та недоліки підшипників кочення та ковзання?

4. Дайте пояснення цифровому позначенню підшипників кочення на конкретному прикладі?

Розділ 8 Муфти приводів

Тема 8.1 муфти та їх класифікація.

Муфтами називають пристрої, що з'єднують вали і передають крутний момент. Інколи муфтами з'єднують вал із розміщеними на ньому деталями – зубчастими колесами, шківами, зірочками.

Застосування муфт пов'язане з тим, що більшість машин, у тому числі і їх привод, компонують із окремих складальних одиниць, що мають вхідні та вихідні вали. Такими складальними одиницями є, наприклад, двигун і робочий орган машини або двигун,редуктор і робочий орган машини. Безпосередній кінематичний і силовий зв'язок між двигуном і редуктором, редуктором і робочим органом здійснюється за допомогою муфт. Потреба у муфтах виникає і в тих випадках, коли довгі вали за умовами технології виготовлення і складання або транспортування слід виготовляти з кількох складових частин.

У машинобудуванні використовують муфти дуже різноманітних конструкцій. Як самостійні складальні одиниці найбільш часто вживаються муфти стандартизовані.

Основною характеристикою кожної муфти є обертовий момент Tp, на передавання якого вона розрахована. Іншими важливими показниками конструкцій муфт є гранична частота обертання, габаритні розміри, маса і момент інерції муфти щодо осі обертання.

С тандартні муфти не розраховують, а підбирають за обертовим моментом у відповідних довідниках. Лише у деяких випадках в разі потреби виконують перевірні розрахунки.

Муфти обчислюють за розрахунковим обертовим моментом Т_р=К_пТ, де Т – номінальний обертовий момент; К_п– коефіцієнт, що враховує короткочасні перевантаження або режим роботи муфти. Для машин із невеликими приводними масами і спокійному навантаженні К_п =1,0…1,5, для машин із середніми масами та змінним навантаженням (поршневі компресори, стругальні верстати) К_п=1,5…2,0. У машинах із великими приводними масами та ударним навантаженням (молоти, прокатні стани, роторні дробарки) беруть К_п=2,5…3,0.

Усі муфти приводів машин за принципом роботи поділяють на три основні типи: механічні, електричні та гідравлічні. Нижче розглядаємо тільки найпоширеніші та типові конструкції механічних муфт.

Класифікація механічних муфт наведена у вигляді структурної схеми. Відповідно до цієї схеми усі муфти поділяють на 4 класи: некеровані, керовані, самокеровані та комбіновані. Кожний клас муфт складається з 3 груп, а кожна група має відповідні підгрупи, види.

Тема 8.2. Некеровані муфти.

Д о класу некерованих муфт належать усі нерозчіпні (постійнодіючі) муфти, тобто такі, в яких частини муфти (ведуча і ведена півмуфти) з'єднані між собою постійно. Цей клас муфт є найпоширенішим.

1. Глухі муфти призначені для жорсткого з'єднання співвісних валів. Вони бувають втулкові і фланцеві.

а) Втулкова муфта – найпростіша з глухих муфт, суцільна і насаджується на кінці валів, які підлягають з'єднанню.

З'єднання суцільної втулки з валами може здійснюватись за допомогою штифтів, шпонок або за допомогою шліців. При монтажі або демонтажі муфти виникає потреба у відносному осьовому зміщенні валів. Тому для втулкових муфт не використовують посадки з гарантованим натягом.

Втулкові муфти застосовують здебільшого для діаметрів валів d ≤ (60…70) мм. Матеріал втулок – сталь 40, 45, а при великих розмірах – чавун СЧ18, СЧ20. Штифти виготовляють із сталей 45, 50.

б) Фланцева муфта складається з двох виконаних у вигляді фланців півмуфт, які насаджені на кінці валів і з'єднані між собою болтами. Болти муфти ставлять із зазором (варіант І) або без зазору (варіант ІІ). У першому випадку момент Т_р передається за рахунок моменту сил тертя, що виникає у площині стику півмуфти від затяжки болтів, а у другому випадку – безпосередньо болтами, які знаходяться під дією деформації зрізу. Фланцеві муфти стандартизовані (ГОСТ 20761-80) для валів діаметром 12-220 мм і обертових моментів 8-45000 н.м.

2 . Пружні муфти використовують переважно для зменшення динамічних навантажень у приводі і можуть у деякій мірі компенсувати неспіввісність валів. За конструкцією пружні муфти дуже різноманітні.

a) Муфта пружна втулково-пальцева (МПВП) складається з двох півмуфт, нерухомо закріплених в одній півмуфті пальців, на яких розміщені гумові гофровані втулки, що взаємодіють із другою півмуфтою.

Пружність муфти забезпечується за рахунок гофрованих втулок, здатних деформуватись при передаванні муфтою обертового моменту Тр . МПВП допускає зміщення валів: Δо=(1…5) мм, Δr=(0,2…0,5) мм і Δα=(0,5…1,0)º. Однак зміщення Δr і Δα збільшують спрацювання пружних елементів і нерівномірність розподілу навантаження між пальцями муфти. Крім цього, такі зміщення додатково навантажують вали у радіальному напрямі. Перевагами МПВП є простота конструкції та заміни пружних елементів, малі габаритні розміри та маса.

МПВП стандартизовані (ГОСТ 21424-75) для валів діаметром (10…160) мм і обертових моментів 6,3-16000 нм.

3. Жорсткі компенсуючі муфти використовують для з'єднання валів із незначною неспіввістністю, спричиненою неточністю виготовлення та монтажу, а також пружними деформаціями валів. Вони підвищують надійність роботи приводів, бо призводять до незначних додаткових радіальних навантажень на вали.

До жорстких компенсуючих муфт належать кулачкові-дискові, зубчасті, ланцюгові, шарнірні та ін.

а) Кулачкова-дискова муфта складається з двох півмуфт, що взаємодіють між собою через проміжний диск. На внутрішніх торцях півмуфт є діаметрально розміщені пази, а проміжний диск має на обох торцях взаємно перпендикулярні виступи, які входять у пази двох півмуфт. Осьовий зазор δ між проміжним диском і півмуфтами дозволяє компенсувати поздовжні зміщення валів, а взаємно перпендикулярний напрям виступів на торцях проміжного диску забезпечує можливість компенсації похибок Δ_r і Δ_α. Переважно компенсаційна здатність муфти становить Δ_о=(2…4) мм, Δ_r = (1…3) мм. Δ_α ≤0,5º. Розміри муфти вибирають згідно з ГОСТ 20720-81 для діаметрів валів 16-150 мм і обертових моментів 16-16000 Н.м.

Н еспіввісність валів спричиняє ковзання виступів проміжного диску у пазах півмуфт і їхнє спрацювання. Інтенсивність спрацювання зростає зі збільшенням неспіввісності та кутової швидкості валів.

Деталі кулачково-дискових муфт виготовляють із сталей Ст5 або 45Л. Для важко навантажених муфт застосовують леговані сталі типу 15Х, 20Х із цементацією робочих поверхонь.

б) Зубчаста муфта компенсує осьове, радіальне і кутове зміщення валів, бо її зубчасте зачеплення виготовляють із гарантованим боковим зазором і з можливістю вільного осьового зміщення спряжених зубців, а самі зубці мають бочкоподібну форму зі сферичною зовнішньою поверхнею.

Компенсаційна здатність зубчастих муфт: Δ_о=(3…4) мм, Δ_r =(1,5…2) мм; Δ_α=(0,5…1,0)º.

Широке використання у машинобудуванні зубчастих муфт пояснюється їхніми перевагами: невеликою масою і габаритними розмірами; високою несучою здатністю, що визначається великою кількістю зубців у зачепленні: допускає високі колові швидкості.

Зубчасті муфти стандартизовані (ГОСТ 5006-83) для діаметрів валів 40-200 мм і обертових моментів 1000-63000 Н.м.